Квантовые компьютеры против Крипта : отделяем факты от вымысла

Квантовые компьютеры — это особые машины, которые могут выполнять определенные вычисления значительно быстрее, чем обычные компьютеры, известные как «классические компьютеры», и представляют собой новый рубеж в вычислительных Технологии.

В последние годы растут опасения, что эти превосходные компьютеры в конечном итоге могут быть направлены на выполнение вычислений по майнингу Крипта, необходимых для генерации новых блоков.

Эта статья является частью Недели майнинга CoinDesk .

Если это произойдет, существует проблема, что те, кто владеет квантовыми компьютерами, теоретически могут получить значительное преимущество перед всеми остальными майнерами в сети блокчейнов , угрожая децентрализации и безопасности блокчейнов с доказательством работы, таких как Bitcoin и Litecoin . Не говоря уже о получении подавляющего большинства вознаграждений за оставшиеся блоки .

Чтобы понять, как работают квантовые компьютеры, вам сначала нужно понять, что классические компьютеры — такие , ONE есть у вас дома или которые вы используете на работе — представляют все биты данных как ONE из двух состояний: 0 или 1. Это известно как двоичный код.

Объединив вместе 0 и 1, становится возможным выполнять более сложные вычисления и хранить более сложные данные. Но даже при объединении 0 и 1 вместе классические компьютеры по-прежнему ограничены в своих вычислительных возможностях и могут выполнять только ONE вычисление за раз.

С другой стороны, квантовые компьютеры могут выполнять одновременные вычисления благодаря использованию квантовых битов, также известных как «кубиты». Вместо представления данных в двух состояниях — 0 или 1 — кубиты могут представлять данные в трёх состояниях: 0, 1 или обоих. Это известно как «суперпозиция».

Помните кота Шрёдингера ? Это ONE из самых популярных примеров квантовой суперпозиции, когда кот, оставленный в коробке, не может быть ни мертвым, ни живым. Это считается и тем, и другим.

Читать дальше: Почему некоторые разработчики Bitcoin говорят, что лазеры могут сократить затраты на электроэнергию в майнинге

Предоставляя большее количество состояний, квантовые компьютеры имеют возможность выполнять экспоненциально большие вычисления. Но у этой Технологии есть ряд существенных предостережений, которые мы рассмотрим ниже.

Недавно опубликованная в журнале AVS Quantum Science научная статья под названием «Влияние характеристик оборудования на достижение квантового преимущества в отказоустойчивом режиме» обрисовала две ключевые угрозы, которые квантовые вычисления представляют для майнинга Крипта , в частности для майнинга Bitcoin (BTC), и для более широкой экосистемы.

Механизм консенсуса «доказательство работы» относится к специальной системе, которую используют некоторые блокчейны для выбора честных участников, которые выполняют важную роль по предложению новых блоков данных транзакций для добавления в блокчейн. Поскольку не существует единого органа, управляющего блокчейном, он должен полагаться на автоматизированную систему, закодированную в протоколе, чтобы отфильтровывать нечестных пользователей, которые могут попытаться повредить блокчейн с помощью недействительных транзакций.

Квантовые компьютеры способны выполнять более сложные вычисления, чем другие типы специализированных машин, и поэтому очевидная проблема заключается в том, что они могут доминировать в конкурентной борьбе в сфере майнинга. Однако, по мнению авторов статьи, эта угроза считается минимальной из-за значительно более медленного тактового цикла квантовых компьютеров по сравнению с майнерами на интегральных схемах для конкретных приложений (ASIC).

«Алгоритмическое ускорение вряд ли компенсирует значительно более медленное время тактового цикла по сравнению с современными классическими вычислениями в обозримом будущем», — говорится в документе.

Но как квантовые компьютеры могут иметь более медленный тактовый цикл, но обрабатывать больше вычислений, чем классические компьютеры? По словам Маколи Коггинса, основателя Quantum Computing UK , это связано со способностью квантового компьютера одновременно обрабатывать вычисления:

Фактически, ученые-компьютерщики в другой научной статье под названием « Уязвимость технологий блокчейна к квантовым атакам », опубликованной в ScienceDirect, предположили, что может пройти много времени, вплоть до 2028 года, прежде чем квантовые компьютеры станут достаточно сложными, чтобы превзойти нынешнюю Технологии чипов ASIC и выполнить мажоритарную атаку на сеть блокчейна. Это не принимая во внимание какие-либо будущие улучшения Технологии микросхем ASIC к тому времени.

«Наши собственные расчеты, основанные на текущей Технологии ASIC, а также расчеты других авторов [ 2 , 3 ], предполагают, что самая ранняя вероятная дата, когда этот тип атаки станет возможным, — 2028 год. Однако достижения в Технологии ASIC, вероятно, отодвинут назад эта дата гораздо дальше», — говорится в исследовании ScienceDirect.

Читать дальше: Что такое криптоджекинг? Как защитить себя от вредоносного ПО для майнинга Крипта

Оба документа сошлись во мнении, что наибольшая угроза, которую квантовые компьютеры представляют для Крипта, связана не с майнингом, а с нарушением « алгоритма цифровой подписи на основе эллиптической кривой » или ECDSA, который используется Bitcoin и подавляющим большинством других ведущих криптовалют .

ECDSA — это криптографическая система, используемая для генерации математически связанных публично-частных ключей — цифровых инструментов, необходимых для отправки и получения Криптовалюта , а также для доказательства того, кому принадлежат активы, хранящиеся в Крипта .

Взлом этой формы шифрования будет означать, что человек сможет узнать чей-то закрытый ключ по открытому ключу этого человека, который свободно передается по всей сети каждый раз, когда кошелек совершает транзакцию. Доступ к закрытому ключу аналогичен идентификации пароля человека и дает злоумышленнику полный контроль над любыми средствами, хранящимися в адресе кошелька.

«Если одна и та же пара открытого/закрытого ключей используется для хранения Bitcoin пользователей после того, как открытый ключ становится общедоступным, тогда все средства, защищенные этой парой ключей, будут уязвимы. Однако следует также учитывать, что Bitcoin кошельки, как правило, не используют повторно одни и те же пары ключей», — говорится в статье, опубликованной в AVS Quantum Science.

Так сколько же кубитов потребуется, чтобы сломать алгоритм эллиптической кривой? Согласно статье AVS Quantum Science, довольно много:

«...Для взлома шифрования в течение ONE часа при времени цикла кода 1 мкс потребовалось бы 317×106 физических кубитов. Чтобы взломать его за 10 минут с тем же временем цикла кода, потребуется 1,9 × 109 физических кубитов, тогда как для взлома за 1 день потребуется всего 13 × 106 физических кубитов».

Хотя квантовые компьютеры уже существуют, Технологии все еще находится в зачаточном состоянии.

Квантовый процессор IBM, получивший название «Орёл», на сегодняшний день считается самой мощной в мире системой квантовых вычислений — он содержит 127 кубитов. Это далеко от предполагаемых 1,9 миллиардов кубитов, необходимых для взлома ECDSA за 10 минут.

Добавление дополнительных кубитов отнюдь не так просто, как кажется. Все сводится к чрезвычайно ограничивающему фактору, известному как «квантовый шум». Этот термин относится к любому типу тонких изменений окружающей среды, которые могут повлиять на производительность кубита. Фактически, самые незначительные вибрации или колебания умеренных или электромагнитных Waves могут вызвать то, что известно как «декогеренция», из-за чего кубиты не могут выполнять ни одного вычисления. Проблема становится все более актуальной, чем больше кубитов задействовано.

Именно эта чувствительность к внешним факторам существенно тормозит развитие квантовых компьютеров и означает, что они вряд ли станут серьезной угрозой для майнинга Криптовалюта или базовой криптографии, обеспечивающей безопасность транзакций, пока эта проблема не будет решена.

Усилия направлены на создание гибридных квантово-классических компьютеров, а также на создание программного обеспечения для минимизации помех, вызываемых квантовым шумом. Но это T решает еще одну важную проблему, с которой сталкиваются квантовые компьютеры.

В отличие от классических компьютеров, при выполнении вычислений на квантовом компьютере невероятно сложно устранить ошибки из-за линейного характера квантовых вычислений. Проверка кубитов на наличие ошибок потенциально может нарушить их состояние или суперпозицию, исказив результаты.

Однако в квантовой коррекции ошибок произошел ряд достижений, а именно так называемый код Бэкона-Шора, разработанный физиком Кристофером Монро и рядом исследователей из Университета Мэриленда. Но опять же, по оценкам, для такого типа исправления ошибок потребуется квантовый компьютер, имеющий как минимум 1300 кубитов — более чем в 10 раз больше кубитов, присутствующих в процессоре IBM Eagle.

В нынешнем виде, хотя квантовые компьютеры ONE могут обладать способностью серьезно подорвать майнинг Крипта и целостность сетей на основе блокчейна, нынешняя Технологии далека от того, чтобы быть достаточно сложной, чтобы вызывать какие-либо серьезные опасения.

Города по всей территории США пытаются понять, что значит иметь операции по добыче Криптовалюта в своих сообществах. Платтсбург предлагает отрезвляющий пример.

Несмотря на благоприятные условия для ведения бизнеса, политическая обстановка в стране может сдерживать международный капитал. Эта статья является частью Недели майнинга CoinDesk.

Репортеры CoinDesk путешествовали по Европе, Азии и Северной Америке, чтобы запечатлеть разнообразие объектов по добыче Криптовалюта . Эта статья является частью Недели майнинга CoinDesk.